WO2007129558A1 - 基板搬送装置及び縦型熱処理装置 - Google Patents

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WO2007129558A1
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substrate
wafer
support portion
heat treatment
suction holding
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PCT/JP2007/058702
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Ken Nakao
Hitoshi Kato
Junichi Hagihara
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Tokyo Electron Limited
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Definitions

  • Substrate transfer device and vertical heat treatment device are identical to Substrate transfer device and vertical heat treatment device
  • the present invention relates to a substrate transfer apparatus and a vertical heat treatment apparatus, and particularly to a technique for suppressing stagnation of a substrate when a large-diameter substrate is transferred with an upper grip.
  • a vertical heat treatment apparatus semiconductor manufacturing apparatus capable of heat-treating a single wafer at a time is used.
  • This vertical heat treatment apparatus includes a heat treatment furnace having a furnace bottom in a lower part, a lid for sealing the furnace bottom, and a plurality of wafers provided on the lid through a ring-shaped support plate.
  • a holding tool also called a boat
  • an elevating mechanism that moves the lid up and down to carry the holding tool into and out of the heat treatment furnace
  • a storage container that stores a plurality of wafers at predetermined intervals
  • a substrate transfer device having a plurality of support portions (both forks!) That carry (transfer) the wafer between the holder (both the hoop) and the holder.
  • the ring-shaped support plate is used as a measure to prevent or prevent slip (crystal defects) generated at the peripheral edge of the wafer during high-temperature heat treatment.
  • a plurality of locking members are provided that are locked to the lower surface of the peripheral edge of the wafer and support the wafer in a suspended state, and each locking member is in a suspended state. It can move back and forth between the wafer support position to be supported and the wafer release position to move to the outside of the outer periphery of the wafer and release the wafer support state, and each locking member is in the range between the wafer support position and the wafer release position.
  • an actuator see Patent Document 1.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-338531
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-311306
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to suppress or prevent stagnation due to the weight of the center of the substrate when the substrate is transported when the substrate has a large diameter.
  • An object of the present invention is to provide a substrate transfer apparatus and a vertical heat treatment apparatus that can be used.
  • the present invention includes a support portion disposed in the vicinity of a large-diameter substrate, and a gripping mechanism provided on the support portion and capable of gripping and supporting the peripheral edge portion of the substrate.
  • a non-contact suction holding part consisting of a blowing hole for blowing gas and a suction hole for sucking gas to the substrate is provided, and the central part of the substrate is sandwiched between the support part and the substrate.
  • the present invention is the substrate transport apparatus, wherein the support portion is disposed above the substrate, and the non-contact suction holding portion forms a gas layer between the support portion and the upper surface of the substrate.
  • the present invention provides the substrate transport apparatus, wherein the support portion is disposed below the substrate, and the non-contact suction holding portion forms a gas layer between the support portion and the lower surface of the substrate.
  • the non-contact suction holding unit includes one or a plurality of non-contact suction holding units each including a suction hole arranged in the center and a plurality of blowing holes arranged around the suction hole.
  • a substrate transport apparatus comprising:
  • a gas is blown onto the support portion in a direction tangential to the substrate to attach the substrate.
  • a substrate transfer apparatus comprising: a rotation blowing nozzle for rotation; and an alignment unit that detects an alignment mark provided on the substrate and aligns the substrate.
  • the support unit includes a displacement sensor for optically detecting the tilt of the substrate, and an attitude control mechanism for making the support unit parallel to the substrate based on a detection signal of the displacement sensor force.
  • a substrate transfer apparatus characterized in that it is provided.
  • a reference plate is provided in the vicinity of the support portion, and a displacement sensor for optically detecting the tilt of the substrate is provided on the reference plate, and is supported by V based on a detection signal of the displacement sensor force.
  • a substrate transfer device characterized in that a posture control mechanism is installed to make the part parallel to the substrate!
  • the present invention provides a heat treatment furnace having a furnace bottom at the bottom, a lid for sealing the furnace bottom, and a large number of large-diameter substrates provided on the lid through a ring-shaped support plate.
  • a holding tool that holds the plurality of substrates at predetermined intervals, a holding tool that holds the holding tool in a heat treatment furnace by raising and lowering the lid, and a holder that holds a plurality of substrates at predetermined intervals.
  • a substrate transfer device that supports and conveys the substrate in a substantially horizontal state with an upper grip, and the substrate transfer device is provided near the large-diameter substrate, and a substrate provided on the support portion.
  • a gripping mechanism capable of gripping and supporting the periphery of the substrate, and a non-contact suction comprising a blow-out hole for blowing gas to the substrate and a suction hole for sucking gas to the substrate in the support portion
  • a holding part is provided to prevent the central part of the substrate from clogging between the support part and the substrate.
  • the present invention is the vertical heat treatment apparatus characterized in that the support portion is disposed above the substrate, and the non-contact suction holding portion forms a gas layer between the support portion and the upper surface of the substrate.
  • the present invention is the vertical heat treatment apparatus characterized in that the support part is disposed below the substrate, and the non-contact suction holding part forms a gas layer between the support part and the lower surface of the substrate.
  • the non-contact suction holding unit includes one or a plurality of non-contact suction holding units each including a suction hole arranged in the center and a plurality of blowout holes arranged around the suction hole. It is a vertical heat treatment device characterized in that it is equipped!
  • a gas is blown onto the support portion in a direction tangential to the substrate to attach the substrate.
  • a vertical heat treatment apparatus comprising: a rotation blowing nozzle for rotation; and an alignment unit that detects an alignment mark provided on the substrate and aligns the substrate.
  • the support unit includes a displacement sensor for optically detecting the tilt of the substrate, and an attitude control mechanism for making the support unit parallel to the substrate based on a detection signal of the displacement sensor force. It is a vertical heat treatment apparatus characterized in that it is provided!
  • a reference plate is provided in the vicinity of the support portion, and a displacement sensor for optically detecting the tilt of the substrate is provided on the reference plate, and is supported based on a detection signal of the displacement sensor force.
  • This is a vertical heat treatment apparatus characterized in that a posture control mechanism is installed to make the part parallel to the substrate!
  • the central portion of the substrate can be sucked and held by the non-contact sucking and holding portion via the gas layer in a non-contact manner, and the central portion of the substrate at the time of transporting the substrate accompanying the super-large diameter of the substrate. It is possible to suppress or prevent itching due to heavy. As a result, it is possible to suppress or prevent the occurrence of stress due to the stagnation of the substrate and the decrease in the conveyance accuracy.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a vertical heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a front view schematically showing the substrate transfer apparatus, and FIG. 2 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a support portion.
  • FIG. 4 is a bottom view of the support portion.
  • FIG. 5 is a schematic side view for explaining the attitude control mechanism of the support portion.
  • FIG. 6 is a schematic front view for explaining the attitude control mechanism of the support portion.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing another embodiment of the substrate transfer apparatus.
  • FIG. 8 is a view showing another example of the non-contact suction holding unit.
  • FIG. 9 is a schematic view schematically showing a suction flow path of the non-contact suction holding unit.
  • FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing a pumping flow path of the non-contact suction holding unit.
  • FIG. 11 is a view showing a suction holding force measuring device.
  • FIG. 12 is a perspective view showing another example of a support portion.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an example of a lower grip type support portion.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a vertical heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 (a) is a front view schematically showing a substrate transfer apparatus
  • FIG. 2 (b) is a side view thereof
  • FIG. Fig. 3 is a longitudinal sectional view of the support portion
  • Fig. 4 is a bottom view of the support portion.
  • reference numeral 1 denotes a vertical heat treatment apparatus (semiconductor manufacturing apparatus).
  • the vertical heat treatment apparatus 1 is provided on a case 2 that forms an outer shell and an upper part in the case 2, and is a substrate such as a thin plate.
  • a vertical heat treatment furnace 3 for accommodating a semiconductor wafer w having a disk shape and a large diameter (a diameter of 300 mrn or a diameter of 400 to 450 mm) and performing a predetermined process such as a CVD process is provided.
  • the heat treatment furnace 3 includes a vertically long processing vessel, for example, a quartz reaction tube 5 whose lower part is opened as a furnace 4.
  • the furnace tube 4 of the reaction tube 5 is provided with a lid 6 that can be moved up and down to open and close the furnace tube 4, and inside the reaction tube 5 at a predetermined temperature, for example, 300 to 1200 ° so as to cover the periphery of the reaction tube 5.
  • a heater (heating mechanism) 7 is installed in C (which may be less than lOOOOC for ultra-large-diameter wafers).
  • a SUS base plate 8 for installing the reaction tube 5 and the heater 7 constituting the heat treatment furnace 3 is provided horizontally.
  • the base plate 8 is formed with an opening (not shown) for inserting the reaction tube 5 from below to above.
  • An outward flange portion (not shown) is formed at the lower end of the reaction tube 5, and the flange portion is held on the base plate 8 by a flange holding member, so that the reaction tube 5 opens the opening of the base plate 8. It is installed in an open state.
  • the reaction tube 5 can be removed downward from the base plate 8 for cleaning or the like.
  • the reaction tube 5 is an exhaust having a plurality of gas introduction tubes for introducing processing gas and purging inert gas into the reaction tube 5, a vacuum pump capable of controlling the pressure in the reaction tube 5 and a pressure control valve, etc. Pipe is connected (not shown)
  • a boat (holding tool) 9 provided on the lid 6 is loaded (loaded) into the heat treatment furnace 3 (that is, the reaction tube 5), or heat treatment is performed.
  • a work area (loading area) 10 for carrying out (unloading) or transferring the wafer w to the boat 9 is formed.
  • the work area 10 is provided with an elevating mechanism 11 for elevating and lowering the lid 6 so that the boat 9 can be carried in and out.
  • the lid 6 contacts the open end of the furnace port 4 to seal the furnace port 4.
  • the boat 9 in the illustrated example is made of, for example, quartz, and a large number of, for example, about 50 to 75 wafers w are horizontally arranged through the ring-shaped support plate 13 at predetermined intervals (pitch) in the vertical direction.
  • a main body portion 9a that is supported in multiple stages and a leg portion 9b that supports the main body portion 9a are provided, and the leg portion 9b is connected to the rotating shaft of the rotation mechanism.
  • a lower heating mechanism (not shown) is provided between the main body 9a and the lid 6 to prevent a temperature drop due to heat radiation from the furnace 4.
  • the boat 9 may have only the main body portion 9a, not the leg portion 9b, and may be placed on the lid 6 via a heat insulating cylinder.
  • the boat 9 is associated with a plurality of, for example, four columns 12, top plates 12a and bottom plates 12b provided at the upper and lower ends of the columns 12, and grooves provided on the columns 12 at a predetermined pitch. And a ring-like support plate 13 arranged in multiple stages.
  • the ring-shaped support plate 13 is made of, for example, quartz or ceramic, has a thickness of about 2 to 3 mm, and is formed to have an outer diameter slightly larger than the outer diameter of the wafer w.
  • a mounting table (load port) 15 is installed in the front part of the casing 2, and a FOUP (FOUP) that is a storage container that stores a plurality of, for example, about 25 wafers w at a predetermined interval. ) 14 is loaded and loaded into and out of case 2.
  • the hoop 14 is a hermetic storage container having a front cover (not shown) that can be removed.
  • a door mechanism 16 is provided on the front and rear of the work area 10 to remove the lid of the hoop 14 so that the inside of the hoop 14 is opened to the work area 10.
  • a wafer transfer device (substrate transfer device) 18 having a fork (support portion) 17 for transferring (transferring) is provided.
  • a storage shelf 19 for stocking the hoop 14 and a diagram for transporting the hoop 14 from the load port 15 to the storage shelf 19 or vice versa On the front upper side outside the work area 10, a storage shelf 19 for stocking the hoop 14 and a diagram for transporting the hoop 14 from the load port 15 to the storage shelf 19 or vice versa.
  • a hoop conveyance device (not shown) is provided. It should be noted that when the lid 6 is opened above the work area 10, it is possible to prevent the high-temperature furnace heat from being released from the furnace 4 to the work area 10 below. V.
  • a shutter mechanism 20 is provided to cover (or close) the furnace port 4 to prevent it.
  • the wafer transfer device 18 has a base 21 that can be raised and lowered and turned. Specifically, as shown in FIG. 2, the wafer transfer device 18 is moved up and down by a ball screw (not shown) along a vertical guide 22 (movable up and down) 23 (see FIG. 1 is long in the vertical direction), and a horizontal moving table 24 that can be moved horizontally by a ball screw or the like along the longitudinal direction of the lifting arm 23, and a swivel drive unit 25 on the horizontal moving table 24. And has a box-shaped base 21 that is horizontally long and is provided so as to be able to turn horizontally.
  • a moving body 27 that supports the base end of one fork 17 is provided so as to be movable back and forth along the longitudinal direction of the base 21, which is the horizontal direction.
  • a moving mechanism (not shown) for moving the moving body 27 forward and backward is provided.
  • the vertical heat treatment apparatus 1 includes a controller 41 that controls the wafer transfer apparatus 18.
  • the reference plate is included in the fork 17 unlike the wafer transfer device in FIG. 7 (which has a reference plate separately from the fork).
  • the fork 17 is formed in a long plate shape along the longitudinal direction of the base 21.
  • an upper gripping mechanism 28 capable of supporting the wafer w from the front and rear by an upper grip is provided below the fork 17.
  • the upper gripping mechanism 28 is provided at the front end portion of the fork 17 to support the front edge side of the wafer w, and is provided at the rear end side of the fork 17 to removably support the rear edge side of the wafer w.
  • a movable support portion 28b and a drive unit that drives the movable support portion 28b back and forth (a position for gripping and releasing a wafer), for example, an air cylinder 28c, may be provided.
  • the fixed support portion 28a and the movable support portion 28b are respectively protruded from the lower surface of the fork 17 so as to face the center of the wafer w while the vertical portion 28x is vertically positioned downward.
  • the upper surface is formed of a hook portion 28y having a tapered shape, and the peripheral portion of the wafer w is supported on the upper surface of the hook portion 28y.
  • the non-contact suction holding unit 30 causes the wafer w to float on the upper surface of the hook portion 28y, and the wafer w is rotated horizontally by tangential gas blowing.
  • the gas blowing in the tangential direction is stopped and the rotation of the wafer w is stopped by sandwiching the weno and w between the vertical portions 28x.
  • the peripheral part of the wafer w is hook part 28y It is preferable that the wafer w is sufficiently surfaced, so that it does not touch the surface.
  • a spacer 29 is provided on the lower surface on the tip side of the fork 17.
  • the spacer 29 has a tapered lower surface that receives the front edge side of the wafer w so that a predetermined gap exists between the lower surface of the fork 17 and the upper surface of the wafer w.
  • the material of the fixed support portion 28a, the movable support portion 28b, and the spacer 29 is preferably a thermophilic resin such as PEEK (Poly Ether Ether Ketone) material.
  • a notch (not shown) for avoiding interference with the fixed locking portion 28a and the movable locking portion 28b. ) Is preferably provided. In the case where the outer diameter of the ring-shaped support plate 13 is smaller than the wafer w, it is not always necessary to provide a notch.
  • the fork 17 is non-contacted via an air layer (gas layer) 50 so that gas is blown and sucked onto the central portion of the upper surface of the wafer w and is not sucked into the central portion of the wafer w.
  • a non-contact suction holding portion (also referred to as a non-contact suction holding portion) 30 for sucking and holding is provided.
  • the non-contact suction holding unit 30 uses a so-called air bearing principle.
  • the air layer 50 also includes a thin film (air film).
  • This non-contact suction holding part 30 is provided on the lower surface (lower part) of the fork 17 so as to face the central part in the center of the upper surface of the wafer w, and the atmosphere between the lower surface of the fork 17 and the upper surface of the wafer w is provided.
  • a suction nozzle (negative pressure nozzle, suction hole) 31 that sucks, that is, negatively sucks the wafer w, is provided at equal intervals in the circumferential direction around the suction nozzle 31, and the bottom surface of the fork 17 and the wafer w A gas is blown out between the upper surface and positive pressure so that the wafer is separated from the lower surface of the fork 17 (in other words, an air layer 50 between the lower surface of the fork 17 and the upper surface of the wafer w).
  • a plurality of blowing nozzles (positive pressure nozzles, blowing holes) 32 are provided at equal intervals in the circumferential direction around the suction nozzle 31, and the bottom surface of the fork 17 and the wafer w A gas is blown out between the upper surface and positive pressure so that the wafer is separated from the lower surface of the fork 17 (in other words, an air layer 50 between the lower surface of the fork 17 and the upper surface of the wafer w).
  • the suction nozzle 31 is connected to a suction source such as a vacuum pump (not shown) via a suction flow path 33.
  • the blowout nozzle 32 is connected to a gas pressure source, for example, a cylinder or a compressor (not shown) via an annular flow path 34 and a pressure feed path 35.
  • the gas may be air, but an inert gas such as nitrogen gas is preferred.
  • the suction flow path 33, the annular flow path 34, and the pressure supply flow path 35 may be pipes. [0041]
  • the fork 17 is blown with a gas, for example, nitrogen gas, in a tangential direction on the upper surface of the wafer w, to thereby hold the wafer w .
  • a rotation blowing nozzle 36 that rotates about the axis and an alignment unit 37 that detects an alignment mark (not shown) provided on the wafer w and aligns the wafer w are provided. Although only one (for one direction of rotation) may be used as the rotation blowing nozzle 36, it is preferable to arrange two different directions for rotation in both the forward and reverse directions for efficient alignment.
  • An opening / closing valve (solenoid valve) 38 is preferably provided between the rotation blowing nozzle 36 and the pressure feed passage 35.
  • the alignment mark may be a notch, but it is preferable to use a laser marker marked on the peripheral surface of the wafer.
  • the alignment unit 37 includes a sensor that detects an alignment mark on the wafer w, and the controller 41 blows out gas (including direction) from the rotation blowing nozzle 36 based on the detection signal. ) And the upper gripping mechanism 28 are closed to stop the rotation of the wafer w, and the wafer alignment mark is aligned with the position of the alignment portion 37.
  • the fork 17 includes a displacement sensor 39 for optically detecting the tilt of the wafer w, and a posture control mechanism 40 for making the fork 17 parallel to the wafer w based on a detection signal from the displacement sensor 39. And are provided.
  • the displacement sensor 39 for example, a laser type ultra-small displacement sensor is used, and for example, the height and height of three points on the wafer are detected by the displacement sensor 39 to obtain the center and inclination of the wafer w. .
  • FIG. 5 is a schematic side view for explaining the attitude control mechanism of the support part
  • FIG. 6 is a schematic front view for explaining the attitude control mechanism of the support part.
  • the attitude control mechanism 40 of the fork 17 includes a first tilt stage 40a for left-right tilt and a second tilt stage 40b for front-back tilt.
  • First inclined stage on moving body 27 of wafer transfer device 18 The base of 40a is attached, the base of the second inclined stage 4 Ob is attached to the output of the first inclined stage 40a, and the base of the fork 17 is attached to the output of the second inclined stage 40b. Yes.
  • the first tilt stage 40a allows the angle of the fork 17 to be adjusted around a center of rotation of the first tilt stage 40a on the center line within a predetermined angle ⁇ a, for example, 180 ° + a.
  • the angle of the fork 17 can be adjusted around the rotation center of the second stage 40b by a predetermined angle ⁇ b, for example, ⁇ 10 ° by 40b.
  • the controller 41 detects and stores the position information (including the tilt) of the wafer w in the hoop 14 or the boat 9 by the displacement sensor 39 and stores the position information based on the position information. 40 is set to control the attitude of the fork 17. Thereby, for example, when the wafer w in the hoop 14 is tilted, the fork 17 can be tilted (following) in accordance with the tilt of the wafer w, and the wafer w can be securely gripped upward. .
  • An obstacle sensor 42 for detecting an obstacle is provided on both sides of the tip of the fork 17.
  • an ultrasonic sensor, a CCD camera, or the like can be applied.
  • the wafer is transferred to avoid the obstacle, or an obstacle is detected during transfer. By stopping wafer transport, collisions can be avoided and damage to the wafer and equipment can be prevented!
  • a mapping sensor (wafer force counter) is provided at the tip of the base 21 of the wafer transfer device 18 for detecting the presence or absence of a UE or w in the hoop 14 or the boat 9 and storing it as positional information.
  • (B) 43 is provided.
  • the mapping sensor 43 includes a light emitting element 43a that emits infrared rays and a light receiving element 43b that receives the infrared rays.
  • the presence / absence of wafers w in each stage in the hoop or in the boat 9 is detected by scanning the matching sensor 43 in the vertical direction along the wafers w held in multiple stages in the hoop 14 or in the boat 9.
  • the position information can be stored (mapped) in the storage unit of the controller 41, and the state of the wafer w before and after the processing (for example, the presence or absence of protrusion) can be detected.
  • the wafer transfer apparatus 18 having the above configuration is moved above the large-diameter wafer w.
  • a fork 17 and an upper grip mechanism 28 provided on the fork 17 and supporting the peripheral portion of the wafer w with an upper grip.
  • a gas is blown onto the fork 17 at the center of the upper surface of the wafer w. Since the non-contact suction holding part 30 is provided to hold the wafer w in a non-contact manner so that it does not get caught in the center of the wafer w, the non-contact suction holding part 30 sucks and holds the wafer center part in a non-contact manner. It is possible to suppress or prevent stagnation due to the weight of the center of the wafer when the wafer is transferred due to the super large diameter of the wafer w.
  • the non-contact suction holding unit 30 has a suction nozzle 31 disposed in the center, and a plurality of blowing nozzles 32 disposed so as to surround the suction nozzle 31, and therefore, between the fork 17 and the wafer w.
  • the non-contact suction holding unit 30 can suppress vertical vibrations (vibration) at the center of the wafer w, and particle scattering can be suppressed.
  • the fork 17 detects a rotation blowing nozzle 36 for rotating the wafer w by blowing a gas in a tangential direction of the upper surface of the wafer w, and an alignment mark provided on the wafer w to detect the substrate. Since the alignment unit 37 for performing alignment is provided, the wafer can be aligned (positioning in the crystal direction, alignment) while the wafer is being transferred at the position of the fork 17.
  • the alignment apparatus provided in the housing and the wafer transfer process to the alignment apparatus are not required, and the structure can be simplified and the throughput can be improved.
  • the fork 17 includes a displacement sensor 39 for optically detecting the inclination of the weno and w, and the fork 17 parallel to the wafer w based on a detection signal from the displacement sensor 39. Since the control mechanism 40 is provided, the wafer w is inclined in the hoop 14, and the fork 17 can be made parallel to the wafer w following the inclined wafer w. Thus, the upper gripping mechanism 28 can securely grip the wafer w. In this case, the attitude control mechanism 40 has a biaxial movement by the first tilt stage 40a and the second tilt stage 40b.
  • the fork 17 can be easily moved so as to be parallel to the wafer surface so as to move the palm of the hand, enabling highly accurate wafer transfer. Even if the wafer is tilted, it can be transferred after being corrected to a horizontal posture, so that the wafer can be transferred softly, and damage to the wafer and generation of particles can be prevented.
  • the wafer w can be transferred upside down by the first inclined stage 40a.
  • the position of the wafer surface can be recognized by the displacement sensor 39 to automatically correct the attitude of the fork 17.
  • the position of the upper surface of the uppermost wafer can be recognized only by recognizing the position.
  • Position information and pitch information in the boat enable accurate coordinate recognition, simplifying teaching.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing another embodiment of the substrate transfer apparatus.
  • the reference plate 44 provided below the fork 17
  • the displacement sensor 39 for optically detecting the inclination of the wafer w is provided on the reference plate 44.
  • the base end portion of the reference plate 44 is attached to a moving body 27 in the wafer transfer mechanism 18, and the tip end portion extends horizontally in a cantilevered manner like the fork 17.
  • the displacement sensor 39 detects the displacement (tilt) of the lower surface of the wafer w, and the attitude control mechanism 40 controls the attitude of the fork 17 in parallel with the wafer w based on the detection signal.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the non-contact suction holding unit
  • FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing a suction flow path of the non-contact suction holding unit
  • FIG. 10 is a diagram of the non-contact suction holding unit.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a pressure feed channel.
  • the non-contact suction holding unit 30 according to the present embodiment includes a suction nozzle (suction hole) 31 disposed in the center and a plurality of, for example, four blowing nozzles (blowing holes) 36 disposed around the suction nozzle 31.
  • four non-contact suction holding units U are provided. In other words, three units U are arranged at equal intervals around one unit U arranged in the center.
  • the suction channel 33 is connected to the suction nozzle 31 of each unit via the distribution channel 33a.
  • each unit A plurality of blow nozzles 32 are connected to a pressure feed passage 35 via a primary distribution passage 35a and a secondary distribution passage (for example, an annular passage) 34.
  • the flow rate is the flow rate of gas (dry air) pumped to the pumping flow path 35 at a predetermined pressure, for example, 0.2 MPa
  • the flying height refers to the wafer w at a stable holding position and the non-floating height. It is the distance between the contact suction holder 30 and the holding force is the force that holds the wafer.
  • the flying position is the distance between the wafer and the non-contact suction holder 30 when the wafer w first sucks.
  • the pressure is the pressure in the suction channel 33.
  • the effective pumping speed of the vacuum pump used as the suction source is 60LZmin, and the ultimate pressure is 97.78kPa.
  • the suction holding force measuring device 60 includes a load cell 61 having a wafer w bonded to the upper portion thereof, a non-contact suction holding unit 30 disposed above the wafer w, and the non-contact suction holding unit 30 with respect to the wafer w.
  • a height adjusting mechanism (not shown) for adjusting the height and a digital force gauge 62 for outputting and displaying the detected value by the load cell 61.
  • the holding force obtained in the above performance test was 721.7 g when the flow rate of the pumped gas was 50 LZmin, and 794 g when 40 LZmin.
  • the 300 mm diameter wafer weighs 120 g, and the 450 mm diameter wafer weighs 450 g, so the test results were obtained when all wafers could be held sufficiently.
  • FIG. 12 is a perspective view showing another example of the support portion.
  • the support unit 70 There are also two horizontal and parallel pipes 70a and 70b.
  • the inside of one pipe 70a forms the suction flow path 33, and the inside of the other pipe 70b forms the pumping flow path 35.
  • a base member 71 to be attached to the moving body of the wafer transfer device is attached to the base end portions of these tubes 70a and 70b, and a non-contact suction holding portion 30 is attached to the tip portions of the tubes 70a and 70b.
  • fixed support portions 28a and 28a of the upper gripping mechanism 128 are attached to the non-contact suction holding portion 30 via arms 72a and 72b extending obliquely forward and left and right, so that the base member 7 A movable support portion (not shown) of the upper gripping mechanism 28 is attached to 1.
  • the substrate transfer apparatus having the support portion 70 of the present embodiment the same operational effects as those of the above embodiment can be obtained and the structure can be simplified.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an example of a lower grip type support portion.
  • the substrate transfer apparatus includes a support portion 70 that is moved below the wafer w and a lower gripping mechanism 80 that supports the peripheral portion of the wafer w with the lower grip.
  • a non-contact suction holding unit 30 is provided for sucking and holding the wafer w in a non-contact manner through an air layer so that gas is blown and sucked to the center of the lower surface of the wafer w so as not to rub the center of the wafer w.
  • This lower gripping type support part 70 is an upside down version of the upper gripping type support part 70 shown in FIG.
  • the non-contact suction holding unit 30 has arms 72a extending obliquely forward and left and right.
  • a movable support portion (not shown) of the upper gripping mechanism 80 is attached to 71.
  • the center portion of the lower surface of the wafer w can be held in a non-contact manner, and the same effect as that of the above embodiment can be obtained. , can be prevented from falling off of the wafer w if and received on the non-contact sucking and holding part 30 of the wafer w even failed to work to pass the wafer w in the boat.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Is possible.
  • a plurality of forks may be provided in the vertical direction.

Description

明 細 書
基板搬送装置及び縦型熱処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、基板搬送装置及び縦型熱処理装置に係り、特に大口径の基板を上掴 みで搬送する際に基板の橈みを抑制する技術に関するものである。
背景技術
[0002] 半導体装置の製造においては、基板例えば半導体ウェハに例えば酸化、拡散、 C VD、ァニール等の各種の熱処理を施す工程があり、これらの工程を実行するための 熱処理装置の一つとして多数枚のウェハを一度に熱処理することが可能な縦型熱処 理装置 (半導体製造装置)が用いられて 、る。
[0003] この縦型熱処理装置は、下部に炉ロを有する熱処理炉と、その炉ロを密閉する蓋 体と、この蓋体上に設けられ多数枚のウェハをリング状支持板を介して上下方向に 所定間隔で保持する保持具 (ボートともいう）と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱 処理炉に搬入搬出する昇降機構と、複数枚のウェハを所定間隔で収納する収納容 器 (フープとも ヽぅ）と前記保持具との間でウェハの搬送 (移載)を行う複数枚の支持 部 (フォークとも!、う）を所定間隔で有する基板搬送装置とを備えて 、る。前記リング 状支持板は高温熱処理時にウェハの周縁部に発生するスリップ (結晶欠陥）を抑制 な!、し防止する対策として用いられて 、る。
[0004] 従来の基板搬送装置として、ウェハ周縁部の下側面に係止してウェハを吊下げ状 態で支持する複数の係止部材を備え、各係止部材が、ウェハを吊下げ状態で支持 するウェハ支持位置と、ウェハの外形周縁の外側まで移動してウェハの支持状態を 解除するウェハ解除位置との間で往復移動でき、各係止部材が、ウェハ支持位置と ウェハ解除位置の範囲でァクチユエータにより往復駆動されるものが知られている（ 特許文献 1参照)。
[0005] し力しながら、上記基板搬送装置においては、支持部の先端側及び後端側に配置 した係止部材がいずれも可動する構造であるため、構造の複雑ィ匕を招くという問題が ある。この問題を解決する基板搬送装置ないし縦型熱処理装置としては、フォーク下 にウェハを上掴みで支持する上掴み機構を設け、該上掴み機構が、フォークの先端 部に設けられウェハの前縁部を係止する固定係止部と、フォークの後端側に設けら れウェハの後縁部を着脱可能に係止する可動係止部とを有するものが提案されてい る (特許文献 2)。
[0006] 特許文献 1 :特開 2003— 338531号公報
特許文献 2：特開 2005— 311306号公報
[0007] ところで、ウェハの大口径化（直径 300mm)や次世代ウェハの超大口径化（直径 40 0〜450mm)に伴い、現状の基板搬送装置ないし縦型熱処理装置においては、自 重によるウェハ中央部の橈みが発生してしまうことが予想される。また、上記橈みによ りウェハへのストレスの発生や搬送精度の低下（ウェハ中央部の橈み部分の寸法な
V、しスペースを考慮する必要がある）を招くことも予想される。
発明の開示
[0008] 本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、基板の大口径化ゃ超大口径ィ匕 に伴う基板搬送時の基板中央部の自重による橈みを抑制ないし防止することができ る基板搬送装置及び縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
[0009] 本発明は、大口径の基板の近傍に配置される支持部と、支持部に設けられ基板の 周縁部を掴んで支持することが可能な掴み機構とを備え、支持部に、基板に対して 気体を吹付ける吹出し孔と、基板に対して気体を吸引する吸引孔とからなる非接触 吸引保持部を設けて、支持部と基板との間に基板の中央部が橈むことを防止する気 体層を形成したことを特徴とする基板搬送装置である。
[0010] 本発明は、支持部は基板の上方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板 の上面との間に気体層を形成したことを特徴とする基板搬送装置である。
[0011] 本発明は、支持部は基板の下方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板 の下面との間に気体層を形成したことを特徴とする基板搬送装置である。
[0012] 本発明は、上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周 囲に配置された複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを 1つ又は複数 備えて 、ることを特徴とする基板搬送装置である。
[0013] 本発明は、上記支持部に、基板に対して基板接線方向に気体を吹付けて基板を 回転させる回転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基 板の位置合せを行う位置合せ部とが設けられていることを特徴とする基板搬送装置 である。
[0014] 本発明は、上記支持部に、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、 該変位センサ力 の検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構と が設けられて ヽることを特徴とする基板搬送装置である。
[0015] 本発明は、上記支持部近傍に基準プレートが設けられ、該基準プレートに基板の 傾きを光学的に検出する変位センサが設けられ、該変位センサ力 の検出信号に基 V、て支持部を基板と平行にする姿勢制御機構が設置されて!、ることを特徴とする基 板搬送装置である。
[0016] 本発明は、下部に炉ロを有する熱処理炉と、その炉ロを密閉する蓋体と、該蓋体 上に設けられ多数枚の大口径の基板をリング状支持板を介して上下方向に所定間 隔で保持する保持具と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する 昇降機構と、複数枚の基板を所定間隔で収納する収納容器と前記保持具との間で、 基板を略水平状態で上掴みに支持して搬送する基板搬送装置とを備え、前記基板 搬送装置は、大口径の基板の近傍に配置される支持部と、支持部に設けられ基板の 周縁部を掴んで支持することが可能な掴み機構とを備え、支持部に、基板に対して 気体を吹付ける吹出し孔と、基板に対して気体を吸引する吸引孔とからなる非接触 吸引保持部を設けて、支持部と基板との間に基板の中央部が橈むことを防止する気 体層を形成したことを特徴とする縦型熱処理装置である。
[0017] 本発明は、支持部は基板の上方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板 の上面との間に気体層を形成したことを特徴とする縦型熱処理装置である。
[0018] 本発明は、支持部は基板の下方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板 の下面との間に気体層を形成したことを特徴とする縦型熱処理装置である。
[0019] 本発明は、上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周 囲に配置された複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを 1つ又は複数 備えて!/ヽることを特徴とする縦型熱処理装置である。
[0020] 本発明は、上記支持部に、基板に対して基板接線方向に気体を吹付けて基板を 回転させる回転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基 板の位置合せを行う位置合せ部とが設けられていることを特徴とする縦型熱処理装 置である。
[0021] 本発明は、上記支持部に、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、 該変位センサ力 の検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構と が設けられて!/ヽることを特徴とする縦型熱処理装置である。
[0022] 本発明は、上記支持部近傍に基準プレートが設けられ、該基準プレートに基板の 傾きを光学的に検出する変位センサが設けられ、該変位センサ力 の検出信号に基 Vヽて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構が設置されて!、ることを特徴とする縦 型熱処理装置である。
[0023] 本発明によれば、基板中央部を非接触吸引保持部により気体層を介して非接触で 吸引保持することができ、基板の超大口径化に伴う基板搬送時の基板中央部の自 重による橈みを抑制ないし防止することができる。これにより、基板の橈みによるストレ スの発生や搬送精度の低下を抑制ないし防止することができる。 図面の簡単な説明
[0024] [図 1]図 1は本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図 である。
[図 2]図 2 (a)は基板搬送装置を概略的に示す正面図、図 2 (b)はその側面図である
[図 3]図 3は支持部の縦断面図である。
[図 4]図 4は支持部の底面図である。
[図 5]図 5は支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的側面図である。
[図 6]図 6は支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的正面図である。
[図 7]図 7は基板搬送装置の他の実施の形態を概略的に示す縦断面図である。
[図 8]図 8は非接触吸引保持部の他の例を示す図である。
[図 9]図 9は同非接触吸引保持部の吸引流路を概略的に示す模式図である。
[図 10]図 10は同非接触吸引保持部の圧送流路を概略的に示す摸式図である。
[図 11]図 11は吸引保持力計測装置を示す図である。 [図 12]図 12は支持部の他の例を示す斜視図である。
[図 13]図 13は下掴みタイプの支持部の例を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて詳述する。図 1 は本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図 2 (a) は基板搬送装置を概略的に示す図正面図、図 2 (b)はその側面図である。図 3は支 持部の縦断面図、図 4は支持部の底面図である。
[0026] これらの図において、 1は縦型熱処理装置（半導体製造装置)で、この縦型熱処理 装置 1は外郭を形成する筐体 2と、この筐体 2内上方に設けられ、基板例えば薄板円 板状で大口径（直径 300mrn又は直径 400〜450mm)の半導体ウェハ wを収容し て所定の処理例えば CVD処理等を施すための縦型の熱処理炉 3とを備えている。こ の熱処理炉 3は、下部が炉ロ 4として開口された縦長の処理容器例えば石英製の反 応管 5を含んでいる。この反応管 5の炉ロ 4に、炉ロ 4を開閉する昇降可能な蓋体 6 が設けられ、上記反応管 5の周囲を覆うように、反応管 5内を所定の温度例えば 300 〜1200°C (超大口径ウェハでは lOOOOC以下の場合もある）に加熱制御可能なヒー タ (加熱機構) 7が設置されて 、る。
[0027] 上記筐体 2内には、熱処理炉 3を構成する反応管 5やヒータ 7を設置するための例 えば SUS製のベースプレート 8が水平に設けられている。ベースプレート 8には反応 管 5を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されて!、る。
[0028] 反応管 5の下端部には図示しない外向きのフランジ部が形成され、このフランジ部 をフランジ保持部材にてベースプレート 8に保持することにより、反応管 5がベースプ レート 8の開口部を開口した状態で設置されている。反応管 5は、洗浄等のためにべ ースプレート 8から下方に取外せるようになつている。反応管 5には反応管 5内に処理 ガスやパージ用の不活性ガスを導入する複数のガス導入管や、反応管 5内を減圧制 御可能な真空ポンプや、圧力制御弁等を有する排気管が接続されている（図示省略
) o
[0029] 上記筐体 2内におけるベースプレート 8より下方には、蓋体 6上に設けられたボート（ 保持具) 9を熱処理炉 3 (すなわち反応管 5)内に搬入 (ロード)したり、熱処理炉 3から 搬出（アンロード）したり、或いはボート 9に対するウェハ wの移載を行うための作業領 域 (ローデイングエリア） 10が形成されている。この作業領域 10にはボート 9の搬入、 搬出を行うべく蓋体 6を昇降させるための昇降機構 11が設けられている。蓋体 6は炉 口 4の開口端に当接して炉口 4を密閉する。蓋体 6の下部にはボート 9を回転するた めの図示しな 、回転機構が設けられて！/、る。
[0030] 図示例のボート 9は、例えば石英製であり、大口径の多数例えば 50〜75枚程度の ウェハ wをリング状支持板 13を介して水平状態で上下方向に所定間隔 (ピッチ)で多 段に支持する本体部 9aと、この本体部 9aを支持する脚部 9bとを備え、脚部 9bが回 転機構の回転軸に接続されている。本体部 9aと蓋体 6との間には炉ロ 4からの放熱 による温度低下を防止するための図示しない下部加熱機構が設けられている。なお 、ボート 9としては、本体部 9aのみを有し、脚部 9bを有せず、蓋体 6上に保温筒を介 して載置されるものであってもよい。，
[0031] 上記ボート 9は複数本、例えば 4本の支柱 12と、この支柱 12の上端及び下端に設 けられた天板 12a及び底板 12bと、支柱 12に所定ピッチで設けられた溝部に係合さ せて多段に配置されたリング状支持板 13とを備えている。リング状支持板 13は、例 えば石英製又はセラミック製であり、厚さが 2〜3mm程度であり、ウェハ wの外径より も若干大き ヽ外径に形成されて ヽる。
[0032] 筐体 2の前部には、載置台（ロードポート） 15が設置され、この載置台 15には複数 例えば 25枚程度のウェハ wを所定間隔で収納した収納容器であるフープ (FOUP) 14が載置されて筐体 2内へ搬入搬出される。フープ 14は前面に図示しない蓋を着 脱可能に備えた密閉型収納容器となっている。作業領域 10内の前後にはフープ 14 の蓋を取外してフープ 14内を作業領域 10内に連通開放するドア機構 16が設けられ 、作業領域 10にはフープ 14とボート 9の間でウエノ、 wの搬送 (移載)を行うフォーク（ 支持部） 17を有するウェハ搬送装置 (基板搬送装置） 18が設けられている。
[0033] 作業領域 10外の前部上側には、フープ 14をストックしておくための保管棚部 19と、 ロードポート 15から保管棚部 19へ又はその逆にフープ 14を搬送するための図示し ないフープ搬送装置とが設けられている。なお、作業領域 10の上方には蓋体 6を開 けた時に炉ロ 4から高温の炉内の熱が下方の作業領域 10に放出されるのを抑制な V、し防止するために炉口 4を覆う（又は塞ぐ)シャッター機構 20が設けられて 、る。
[0034] ウェハ搬送装置 18は、昇降及び旋回可能な基台 21を有している。具体的には、ゥ ェハ搬送装置 18は、図 2に示すように、垂直のガイド 22に沿って図示しないボール ネジにより上下方向に移動可能 (昇降可能）に設けられた昇降アーム 23 (図 1の紙面 垂直方向に長い）と、該昇降アーム 23の長手方向に沿ってボールネジ等により水平 移動可能に設けられた水平移動台 24と、該水平移動台 24上に旋回駆動部 25を介 して水平旋回可能に設けられた水平方向に長 、箱型の基台 21とを有して 、る。この 基台 21上には 1枚のフォーク 17の基端部を支持した移動体 27が水平方向である基 台 21の長手方向に沿って進退移動可能に設けられ、基台 21の内部には移動体 27 を進退移動させるための図示しない移動機構が設けられている。縦型熱処理装置 1 は、ウェハ搬送装置 18を制御するコントローラ 41を備えている。なお、図 3のウェハ 搬送装置 18においては、図 7のウェハ搬送装置 (フォークとは別に基準プレートを有 する）と異なり、フォーク 17に基準プレートが含まれる。
[0035] フォーク 17は、基台 21の長手方向に沿って長い板状に形成されている。このフォ ーク 17の下部には、図 3ないし図 4に示すように、ウェハ wを前後から上掴みで支持 することが可能な上掴み機構 28が設けられている。この上掴み機構 28は、フォーク 1 7の先端部に設けられウェハ wの前縁側を支持する固定支持部 28aと、フォーク 17 の後端側に設けられウェハ wの後縁側を着脱可能に支持する可動支持部 28bと、こ の可動支持部 28bを前後（ウェハを掴む位置と解放する位置）に駆動する駆動部例 えばエアシリンダ 28cとを備えて ヽる。
[0036] 固定支持部 28a及び可動支持部 28bは、それぞれ、フォーク 17の下面から下方に 垂直に位置される垂直部 28xと、該垂直部 28xからウェハ wの中心方向に臨んで突 出されると共に上面がテーパー状に形成されたフック部 28yとからなっており、そのフ ック部 28yの上面にウェハ wの周縁部が支持される。なお、後述するようにウェハ wの 位置合せを行う場合には、非接触吸引保持部 30によりウェハ wをフック部 28yの上 面力 浮上させると共に接線方向の気体吹付けによりウェハ wを水平回転させ、接線 方向の気体吹付けを停止すると共に垂直部 28x間でウエノ、 wを挟むことによりウェハ wの回転を停止させる。ウェハ wを回転させる場合、ウェハ wの周縁部がフック部 28y に接触しな 、ようにウェハ wが十分に吸弓 I浮上されて 、ることが好まし 、。
[0037] ウェハ wの上面 (被処理面）がフォーク 17の下面に接触するのを防止するために、 上記フォーク 17の先端側下面にはスぺーサ 29が設けられている。このスぺーサ 29 は該フォーク 17の下面とウェハ wの上面との間に所定の隙間が存するようにウェハ w の前縁側を受ける下面がテーパー状となっている。固定支持部 28a、可動支持部 28 b、スぺーサ 29の材質としては、而熱性榭脂例えば PEEK (Poly Ether Ether Ketone )材が好ましい。
[0038] 上記リング状支持板 13においては、ウエノ、 wよりも外径が大きい場合には、上記固 定係止部 28a及び可動係止部 28bとの干渉を避けるための切欠部（図示省略）が設 けられていることが好ましい。なお、リング状支持板 13は、ウェハ wよりも外径が小さ V、場合には、必ずしも切欠部を設ける必要はな 、。
[0039] 上記フォーク 17には、ウェハ wの上面中央部に気体を吹付けると共に吸引してゥェ ハ wの中央部を橈まないように空気層 (気体層） 50を介して非接触で吸引保持する 非接触吸引保持部 (非接触吸着保持部と称することもできる) 30が設けられている。 この非接触吸引保持部 30は、いわゆるエアベアリングの原理が応用されている。空 気層 50には、厚さの薄い膜状のもの (空気膜)も含まれる。この非接触吸引保持部 3 0は、ウェハ wの上面中央部図示例では中心部に臨んでフォーク 17の下面（下部） に設けられ、フォーク 17の下面とウェハ wの上面との間の雰囲気を吸引しすなわち 負圧にしてウェハ wを吸着する吸引ノズル (負圧ノズル、吸引孔） 31と、この吸引ノズ ル 31を中心として周方向に等間隔で設けられ、フォーク 17の下面とウェハ wの上面 との間に気体を吹出しすなわち陽圧にしてウエノ、 wをフォーク 17の下面に接しないよ うに離反させる（換言すれば、フォーク 17の下面とウェハ wの上面との間に空気層 5 0を形成する）複数の吹出しノズル (正圧ノズル、吹出し孔） 32とを含んで ヽる。
[0040] 吸引ノズル 31は吸引流路 33を介して吸引源例えば真空ポンプ（図示省略）に接続 されて 、る。吹出しノズル 32は環状流路 34及び圧送流路 35を介して気体圧送源例 えばボンべ又は圧縮機（図示省略）に接続されている。気体としては、空気であって もよいが、不活性ガス例えば窒素ガスが好ましい。なお、吸引流路 33、環状流路 34 及び圧送流路 35は、パイプであってもよい。 [0041] 上記フォーク 17に支持された状態でウェハ wの位置合せ (ァライメント）を行うため に、上記フォーク 17には、ウェハ wの上面の接線方向に気体例えば窒素ガスを吹付 けてウェハ wをその軸回りに回転させる回転用吹出しノズル 36と、ウェハ wに設けら れた位置合せマーク（図示省略)を検出してウェハ wの位置合せを行う位置合せ部 3 7とが設けられている。回転用吹出しノズル 36としては、 1つ（一方向の回転用）だけ でもよいが、正逆両方向の回転用に向きを異ならせて 2つ配置することが位置合せを 効率よく行う上で好ましい。回転用吹出しノズル 36と圧送流路 35との間には開閉弁（ 電磁弁） 38が設けられていることが好ましい。上記位置合せマークとしては、ノッチで あってもよいが、ウェハの周縁部表面にレーザーマーカにより刻印したものが好まし い。
[0042] 上記位置合せ部 37は、上記ウェハ w上の位置合せマークを検出するセンサを有し 、その検出信号に基いてコントローラ 41が上記回転用吹出しノズル 36からの気体の 吹出し (方向を含む)を制御すると共に上掴み機構 28を閉作動させてウェハ wの回 転を停止させ、ウェハの位置合せマークを位置合せ部 37の位置に位置合せするよう になっている。
[0043] フープ 14内にはウェハ wの両側縁部を平行に収容して支持するための所定の溝 幅を有するポケット (収容溝）が所定のピッチで形成されているが、何らかの原因でゥ エノ、 wが左右に傾いた状態で収容される場合があり、この場合、上掴み機構 28がそ の傾いたウェハを掴むことが難しい。そこで、上記フォーク 17には、ウェハ wの傾きを 光学的に検出するための変位センサ 39と、該変位センサ 39からの検出信号に基い てフォーク 17をウェハ wと平行にする姿勢制御機構 40とが設けられている。変位セ ンサ 39としては、例えばレーザ型の超小型変位センサが用いられ、変位センサ 39に より例えばウェハ上の 3点の高さを検出してウェハ wの中心及び傾きを求めるようにな つている。
[0044] 図 5は支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的側面図、図 6は支持部の姿 勢制御機構を説明するための概略的正面図である。本実施の形態では、フォーク 17 の姿勢制御機構 40は、左右傾斜用の第 1傾斜ステージ 40aと、前後傾斜用の第 2傾 斜ステージ 40bとを有している。ウェハ搬送装置 18の移動体 27に第 1傾斜ステージ 40aの基部が取付けられ、この第 1傾斜ステージ 40aの出力部に第 2傾斜ステージ 4 Obの基部が取付けられ、この第 2傾斜ステージ 40bの出力部に上記フォーク 17の基 端部が取付けられている。上記第 1傾斜ステージ 40aによりフォーク 17をその中心線 上の第 1傾斜ステージ 40aの回転中心回りに所定の角度 Θ a例えば 180° + aの範 囲で角度調節可能とされ、上記第 2傾斜ステージ 40bによりフォーク 17を第 2ステー ジ 40bの回転中心回りに所定の角度 Θ b例えば ± 10° の範囲で角度調節可能とさ れている。
[0045] 上記コントローラ 41は、変位センサ 39によりフープ 14内やボート 9内のウェハ wの 位置情報 (傾きを含む)を検出して記憶すると共に、その位置情報に基!、て姿勢制 御機構 40によりフォーク 17の姿勢を制御するように設定されている。これにより、例え ばフープ 14内のウェハ wが傾いていた場合には、ウェハ wの傾きに合わせて（倣つ て）フォーク 17を傾けることができ、ウェハ wを確実に上掴みすることができる。
[0046] 上記フォーク 17の先端両側部には、障害物を検出する障害物センサ 42が設けら れている。障害物センサ 42としては、超音波センサや CCDカメラ等が適用可能であ る。上記障害物センセ 42により予め障害物を検出してその位置をコントローラ 41の 空間座標に記憶しておき、障害物を避けるようにウェハを搬送したり、或いは搬送中 に障害物を検出した場合にウェハの搬送を停止することにより、衝突を回避してゥェ ハ及び装置の損傷を防止できるようになって!/、る。
[0047] なお、ウェハ搬送装置 18の基台 21の先端部には、フープ 14内又はボート 9内のゥ エノ、 wの有無を検出して位置情報として記憶するためのマッピングセンサ（ウェハ力 ゥンタとも 、う） 43が設けられて 、てもよ 、。このマッピングセンサ 43は赤外光線を発 光する発光素子 43aと、その赤外光線を受光する受光素子 43bからなつている。マツ ビングセンサ 43を、フープ 14内又はボート 9内に多段に保持されたウェハ wに沿つ て上下方向に走査することにより、フープ内又はボート 9内の各段におけるウェハ w の有無を検出して位置情報としてコントローラ 41の記憶部に記憶 (マッピング)するこ とが可能であり、また、処理前後のウェハ wの状態 (例えば飛び出しの有無）を検出 することも可會である。
[0048] 以上の構成からなるウェハ搬送装置 18は、大口径のウェハ wの上方に移動される フォーク 17と、該フォーク 17に設けられウエノ、 wの周縁部を上掴みで支持する上掴 み機構 28とを有し、上記フォーク 17に、ウェハ wの上面中央部に気体を吹付けると 共に吸引してウェハ wの中央部を橈まないように非接触で保持する非接触吸引保持 部 30を設けているため、ウェハ中央部を非接触吸引保持部 30により非接触で吸引 浮上させて保持することができ、ウェハ wの超大口径ィ匕に伴うウェハ搬送時のウェハ 中央部の自重による橈みを抑制ないし防止することができる。これにより、ウェハ wの 橈みによるストレスの発生や搬送精度の低下を抑制ないし防止することができる。特 に、ウェハの上下搬送時にはウェハ表面に空気圧がかかり、超大口径化ウェハは表 面積が大きく厚みが薄いため、高速搬送時にストレスを受け易いが、ウェハを中央部 で保持することでストレスを軽減することができる。
[0049] 上記非接触吸引保持部 30は、中央に吸引ノズル 31を配置し、この吸引ノズル 31 を囲むように複数の吹出しノズル 32を配置してなるため、フォーク 17とウェハ wとの 間に空気層 50を形成してウェハ wを非接触で吸引浮上（吸着）させることができる。 上記非接触吸引保持部 30により、ウェハ wの中央部の上下振動を抑制すること（除 振)が可能となり、パーティクルの飛散を抑制することができる。
[0050] また上記フォーク 17には、ウェハ wの上面の接線方向に気体を吹付けてウェハ w を回転させる回転用吹出しノズル 36と、ウェハ wに設けられた位置合せマークを検出 して基板の位置合せを行う位置合せ部 37とが設けられているため、フォーク 17の位 置にてウェハの搬送中にウェハの位置合せ (結晶方向の位置決め、ァライメント）を 行うことができ、したがって、従来では筐体内に設けていた位置合せ装置及び該位 置合せ装置へのウェハの搬送工程が不要になり、構造の簡素化及びスループットの 向上が図れる。
[0051] また、上記フォーク 17には、ウエノ、 wの傾きを光学的に検出するための変位センサ 39と、該変位センサ 39からの検出信号に基いてフォーク 17をウェハ wと平行にする 姿勢制御機構 40とが設けられて 、るため、ウェハ wがフープ 14内で傾 ヽて 、たとし てもその傾斜したウェハ wに倣ってフォーク 17をウェハ wと平行にすることができ、こ れにより上掴み機構 28でウェハ wを確実に上掴みすることが可能となる。この場合、 上記姿勢制御機構 40は、第 1傾斜ステージ 40aと第 2傾斜ステージ 40bにより 2軸の 姿勢制御が可能で、手の平を動かすようにフォーク 17をウェハ面に平行になるように 容易に動かすことができ、高精度のウェハ搬送が可能となる。ウェハが傾斜していて もこれを水平な姿勢に修正して移載することができるため、ウェハのソフト移載が可能 となり、ウェハの損傷やパーティクルの発生を防止することができる。
[0052] また、上記第 1傾斜ステージ 40aによりウェハ wを上下反転させて搬送することも可 能となる。上記変位センサ 39によりウェハ面の位置を認識してフォーク 17の姿勢を 自動的に補正することが可能となると共に、例えばボート側においては最上部のゥェ ハの上面位置を認識するだけでその位置情報と当該ボート内のピッチ情報により正 確な座標の認識が可能となり、ティーチングの簡素化が図れる。
[0053] 図 7は基板搬送装置の他の実施の形態を概略的に示す縦断面図である。図 7の実 施の形態において、図 3の実施の形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略 する。図 7の実施の形態においては、フォーク 17の下方に設けられた基準プレート 4 4を有し、該基準プレート 44にウェハ wの傾きを光学的に検出する変位センサ 39が 設けられている。上記基準プレート 44は、その基端部がウェハ搬送機構 18における 移動体 27に取付けられており、先端部がフォーク 17と同様に片持ち梁状に前方へ 水平に延出されている。上記変位センサ 39はウェハ wの下面の変位 (傾き）を検出し 、その検出信号に基いて姿勢制御機構 40によりフォーク 17がウェハ wと平行に姿勢 制御されるようになっている。
本実施の形態のウェハ搬送装置によれば、上記実施の形態と同様の作用効果が得 られる。
[0054] 図 8は非接触吸引保持部の他の例を示す図、図 9は同非接触吸引保持部の吸引 流路を概略的に示す模式図、図 10は同非接触吸引保持部の圧送流路を概略的に 示す模式図である。本実施形態の非接触吸引保持部 30は、中央に配置された吸引 ノズル（吸引孔） 31と該吸引ノズル 31の周囲に配置された複数例えば 4つの吹出しノ ズル (吹出し孔） 36とからなる非接触吸引保持ユニット Uを複数例えば 4つ備えている 。すなわち、中央に配置した 1つのユニット Uの周りに等間隔で 3つのユニット Uを配 置して構成されている。この場合、図 9に示すように各ユニットの吸引ノズル 31に対し 吸引流路 33が分配流路 33aを介して接続される。また、図 10に示すように各ユニット の複数の吹出しノズル 32に対し圧送流路 35が 1次分配流路 35a及び 2次分配流路（ 例えば環状流路） 34を介して接続される。
[0055] 上記非接触吸引保持部 30の性能試験で得られた保持力は表 1に示すとおりである
[0056] [表 1]
Figure imgf000015_0001
[0057] この表 1において、流量とは圧送流路 35に所定の圧力例えば 0. 2MPaで圧送され る気体 (乾燥空気)の流量であり、浮上高さとは安定した保持位置のウェハ wと非接 触吸引保持部 30との間の距離であり、保持力とはウェハを保持する力であり、浮上 位置とはウェハ wが最初に吸い付く時のウェハと非接触吸引保持部 30との間の距離 であり、圧力とは吸引流路 33の圧力である。なお、吸引源として使用した真空ポンプ の実効排気速度は 60LZminであり、到達圧力は 97. 78kPaである。
[0058] この性能試験は、図 11に示す吸引保持力計測装置 60を用いて行われた。この吸 引保持力計測装置 60は、上部にウェハ wを接着したロードセル 61と、そのウェハ w の上方に配置された非接触吸引保持部 30と、この非接触吸引保持部 30をウェハ w に対して高さ調整する高さ調整機構 (図示省略)と、上記ロードセル 61による検出値 を出力表示するデジタルフォースゲージ 62とから主に構成されている。
[0059] 上記性能試験で得られた保持力は、圧送される気体の流量が 50LZminの場合、 721. 7gであり、 40LZminの場合、 794gであった。直径 300mmのウェハの重さは 120gであり、直径 450mmのウェハの重さは 450gであるから、いずれのウェハも十 分保持可能であると 、う試験結果が得られた。
[0060] 図 12は支持部の他の例を示す斜視図である。本実施形態では、支持部 70がフォ ークではなぐ水平で平行な 2本の管 70a、 70b力も構成されている。一方の管 70aの 内部は吸引流路 33を形成し、他方の管 70bの内部は圧送流路 35を形成している。 これらの管 70a, 70bの基端部にはウェハ搬送装置の移動体に取付けられるベース 部材 71が取付けられ、管 70a, 70bの先端部には非接触吸引保持部 30が取付けら れている。
[0061] また、上記非接触吸引保持部 30には前方斜め左右方向へ延出した腕部 72a, 72 bを介して上掴み機構 128の固定支持部 28a, 28aが取付けられ、上記ベース部材 7 1には上掴み機構 28の可動支持部（図示省略）が取付けられて 、る。本実施形態の 支持部 70を有する基板搬送装置によれば、前記実施形態と同様の作用効果が得ら れると共に構造の簡素化が図れる。
[0062] 図 13は下掴みタイプの支持部の例を示す斜視図である。図 13に示すように、基板 搬送装置としては、ウェハ wの下方に移動される支持部 70と、ウェハ wの周縁部を下 掴みで支持する下掴み機構 80とを有し、上記支持部 70に、ウェハ wの下面中央部 に気体を吹付けると共に吸引してウェハ wの中央部を橈まないように空気層を介して 非接触で吸引保持する非接触吸引保持部 30を設けたものであってもよい。この下掴 みタイプの支持部 70は、図 12に示した上掴みタイプの支持部 70を上下逆にしたも のである。上記非接触吸引保持部 30には前方斜め左右方向へ延出した腕部 72a,
72bを介して下掴み機構 80の固定支持部 80a, 80aが取付けられ、上記ベース部材
71には上掴み機構 80の可動支持部（図示省略）が取付けられている。本実施形態 の下掴みタイプの支持部 70を有する基板搬送装置によれば、ウェハ wの下面中央 部を非接触で保持することができ、前記実施形態と同様の作用効果が得られると共 に、仮にウェハ wをボートに受け渡す作業を失敗したとしてもウェハ wを非接触吸引 保持部 30上で受け止めてウェハ wの脱落を防止することができる。
[0063] 以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上記実施の形 態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更 等が可能である。例えば、ウェハ搬送装置としては、フォークを上下方向に複数備え ていてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 大口径の基板の近傍に配置される支持部と、
支持部に設けられ基板の周縁部を掴んで支持することが可能な掴み機構とを備え 支持部に、基板に対して気体を吹付ける吹出し孔と、基板に対して気体を吸引する 吸引孔とからなる非接触吸引保持部を設けて、支持部と基板との間に基板の中央部 が橈むことを防止する気体層を形成したことを特徴とする基板搬送装置。
[2] 支持部は基板の上方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板の上面との 間に気体層を形成したことを特徴とする請求項 1記載の基板搬送装置。
[3] 支持部は基板の下方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板の下面との 間に気体層を形成したことを特徴とする請求項 1記載の基板搬送装置。
[4] 上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周囲に配置さ れた複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを 1つ又は複数備えているこ とを特徴とする請求項 1記載の基板搬送装置。
[5] 上記支持部に、基板に対して基板接線方向に気体を吹付けて基板を回転させる回 転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基板の位置合せ を行う位置合せ部とが設けられていることを特徴とする請求項 1記載の基板搬送装置
[6] 上記支持部に、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、該変位セン サカ の検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とが設けられて Vヽることを特徴とする請求項 1記載の基板搬送装置。
[7] 上記支持部近傍に基準プレートが設けられ、該基準プレートに基板の傾きを光学 的に検出する変位センサが設けられ、該変位センサ力 の検出信号に基いて支持 部を基板と平行にする姿勢制御機構が設置されていることを特徴とする請求項 1記 載の基板搬送装置。
[8] 下部に炉口を有する熱処理炉と、
その炉ロを密閉する蓋体と、
該蓋体上に設けられ多数枚の大口径の基板をリング状支持板を介して上下方向に 所定間隔で保持する保持具と、
前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する昇降機構と、 複数枚の基板を所定間隔で収納する収納容器と前記保持具との間で、基板を略 水平状態で上掴みに支持して搬送する基板搬送装置とを備え、
前記基板搬送装置は、大口径の基板の近傍に配置される支持部と、支持部に設け られ基板の周縁部を掴んで支持することが可能な掴み機構とを備え、支持部に、基 板に対して気体を吹付ける吹出し孔と、基板に対して気体を吸引する吸引孔とからな る非接触吸引保持部を設けて、支持部と基板との間に基板の中央部が橈むことを防 止する気体層を形成したことを特徴とする縦型熱処理装置。
[9] 支持部は基板の上方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板の上面との 間に気体層を形成したことを特徴とする請求項 8記載の縦型熱処理装置。
[10] 支持部は基板の下方に配置され、非接触吸引保持部は支持部と基板の下面との 間に気体層を形成したことを特徴とする請求項 8記載の縦型熱処理装置。
[11] 上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周囲に配置さ れた複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを 1つ又は複数備えているこ とを特徴とする請求項 8記載の縦型熱処理装置。
[12] 上記支持部に、基板に対して基板接線方向に気体を吹付けて基板を回転させる回 転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基板の位置合せ を行う位置合せ部とが設けられていることを特徴とする請求項 8記載の縦型熱処理装 置。
[13] 上記支持部に、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、該変位セン サカ の検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とが設けられて Vヽることを特徴とする請求項 8記載の縦型熱処理装置。
[14] 上記支持部近傍に基準プレートが設けられ、該基準プレートに基板の傾きを光学 的に検出する変位センサが設けられ、該変位センサ力 の検出信号に基いて支持 部を基板と平行にする姿勢制御機構が設置されていることを特徴とする請求項 8記 載の縦型熱処理装置。
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